JP6844378B2 - Directional electrical steel sheet - Google Patents
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Description
本発明は，方向性電磁鋼板に関するものである。 The present invention relates to grain-oriented electrical steel sheets.
方向性電磁鋼板は、Ｇｏｓｓ方位（｛１１０｝＜００１＞方位）を主方位とする結晶組織を有する。そのため、方向性電磁鋼板は、磁気鉄芯材料として多用されており、特にエネルギーロスを少なくするために低鉄損であることが求められている。 The grain-oriented electrical steel sheet has a crystal structure whose main orientation is the Goss orientation ({110} <001> orientation). Therefore, grain-oriented electrical steel sheets are often used as magnetic iron core materials, and are particularly required to have low iron loss in order to reduce energy loss.
方向性電磁鋼板の鉄損の低減には、母鋼板への張力付与が有効であることが知られている。この張力は通常、母鋼板の絶縁を兼ねて表面に形成された被膜によって付与されている。具体的には、被膜の熱膨張率が鋼板より小さいことを利用して、高温での焼き付けからの冷却において母鋼板に張力を発生させている。 It is known that applying tension to a grain steel sheet is effective in reducing iron loss in a grain-oriented electrical steel sheet. This tension is usually applied by a film formed on the surface of the mother steel sheet, which also serves as insulation. Specifically, by utilizing the fact that the coefficient of thermal expansion of the coating film is smaller than that of the steel sheet, tension is generated in the mother steel sheet during cooling from baking at a high temperature.
この被膜は、一般的には、例えば、１）仕上げ焼鈍工程で鋼板表面の酸化物と焼鈍分離剤とが反応して生成するフォルステライトを主体とするグラス被膜、および、２）コロイド状シリカとりん酸塩とを主体とするコーティング液を焼き付け生成するりん酸化合物を主体とする絶縁被膜の２層の酸化物により構成されている。この構成の被膜は、１０ＭＰａ程度の張力を鋼板に発生させる。 This film is generally composed of, for example, 1) a glass film mainly composed of forsterite formed by the reaction of an oxide on the surface of a steel sheet with an annealing separator in a finish annealing step, and 2) colloidal silica. It is composed of two layers of oxides of an insulating film mainly composed of a phosphoric acid compound produced by annealing a coating liquid mainly composed of phosphate. The coating film having this structure generates a tension of about 10 MPa on the steel sheet.
母鋼板に付与する被膜による張力を高くするには、被膜の厚さを厚くすることが直接的ではある。しかし、被膜の厚膜化は、母鋼板の占積率の低下をもたらすため好ましくなく、むしろ被膜厚さは薄くすることが望まれている。 In order to increase the tension applied to the base steel sheet by the coating film, it is directly necessary to increase the thickness of the coating film. However, thickening the coating film is not preferable because it causes a decrease in the space factor of the mother steel sheet, and rather it is desired to reduce the film thickness.
これに加え、被膜には母鋼板との密着性が要求される。グラス被膜と絶縁被膜との密着は両方が酸化物であるため問題を生じることはないが、金属である母鋼板とグラス被膜との密着性の確保が問題とされる。
これについては、通常、母鋼板とグラス被膜との界面を凹凸形状にして、いわゆるアンカー効果により、母鋼板とグラス被膜の密着性を確保している。しかし、この界面の凹凸が方向性電磁鋼板を磁化した際の磁区の移動の障害となり鉄損を増加させることが知られており、界面の凹凸を小さくすることが望まれている。
In addition to this, the coating is required to have adhesion to the base steel plate. Adhesion between the glass coating and the insulating coating does not cause a problem because both are oxides, but ensuring the adhesion between the base steel plate, which is a metal, and the glass coating is a problem.
Regarding this, usually, the interface between the mother steel plate and the glass coating is formed into an uneven shape, and the adhesion between the mother steel plate and the glass coating is ensured by the so-called anchor effect. However, it is known that the unevenness of the interface hinders the movement of the magnetic domain when the grain-oriented electrical steel sheet is magnetized and increases the iron loss, and it is desired to reduce the unevenness of the interface.
母鋼板とグラス被膜との界面構造の改善については、例えば、特許文献１に、次の技術が開示されている。仕上げ焼鈍後、母鋼板の表面に形成された「グラス被膜を含めた酸化層」を除去して、鏡面仕上げを行う。鏡面仕上げした母鋼板の表面に金属メッキを施し、さらに、金属メッキの表面に絶縁被膜を形成する。 Regarding the improvement of the interface structure between the base steel plate and the glass coating, for example, Patent Document 1 discloses the following technique. After finish annealing, the "oxide layer including the glass film" formed on the surface of the mother steel sheet is removed to perform a mirror finish. Metal plating is applied to the surface of the mirror-finished base steel plate, and an insulating film is further formed on the surface of the metal plating.
また、特許文献２には、次の技術が開示されている。グラス被膜のように高温長時間で形成される比較的大きな凹凸ではなく、母鋼板と絶縁被膜（酸化物膜）との界面に、Ｎｉ、Ｍｎ等のＦｅとの酸化能が大きく異なる金属を介在させることで界面に微細な凹凸を形成する。 Further, Patent Document 2 discloses the following technology. Metals such as Ni and Mn, which have significantly different oxidizing abilities with Fe, are interposed at the interface between the mother steel plate and the insulating film (oxide film), instead of the relatively large irregularities formed at high temperature for a long time like the glass film. By doing so, fine irregularities are formed on the interface.
また、絶縁被膜自体を改質することで、母鋼板への張力付与および密着性を改善させる検討が多くなされている。
例えば、特許文献３には、母鋼板の表面に、フォルステライト質の酸化物とニッケルの複合層からなる第一層と、第一層の上に形成された硼酸アルミニウムを含む第二層の二層からなる被膜を有する一方向性電磁鋼板が開示されている。
特許文献４には、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｂ及びＡｌから選ばれる有機酸塩など様々な元素を被膜中に含有させて被膜特性の改善を図る技術が開示されている。
In addition, many studies have been made to improve the tension application and adhesion to the mother steel sheet by modifying the insulating coating itself.
For example, Patent Document 3 describes two layers, a first layer composed of a composite layer of forsterite oxide and nickel on the surface of a mother steel sheet, and a second layer containing aluminum borate formed on the first layer. A unidirectional electrical steel sheet having a coating composed of layers is disclosed.
Patent Document 4 discloses a technique for improving film characteristics by containing various elements such as an organic acid salt selected from Ca, Mn, Fe, Zn, Co, Ni, Cu, B and Al in the film. ing.
さらに、特許文献５には、塗布焼き付け法では生成が困難なＴｉＮ等の被膜を気相法にて生成し、鉄損を大きく改善する方法が開示されている。 Further, Patent Document 5 discloses a method of forming a film of TiN or the like, which is difficult to form by the coating baking method, by the vapor phase method and greatly improving iron loss.
しかし、特許文献１に開示された技術は、密着性のばらつきが問題となり実用化されていない。
特許文献２に開示された技術は、母鋼板への張力発生の点で改善の余地が多い。
特許文献３〜４に開示された技術は、これまでと同様に、フォルステライトを主体とするりん酸を主体とする２次被膜をベースとした技術であり、革新的な特性向上がもたらされているとは言い難い。
特許文献５に開示された技術は、真空系を有する特殊な設備を要し、また処理時間も長いためにコストの面での問題が大きかった。
このように、母鋼板へ張力を付与するための被膜の密着性、および、その被膜による張力増加については、未だ改善の余地があるのが現状である。
However, the technique disclosed in Patent Document 1 has not been put into practical use due to the problem of variation in adhesion.
The technique disclosed in Patent Document 2 has much room for improvement in terms of generating tension on the base steel sheet.
The technology disclosed in Patent Documents 3 to 4 is a technology based on a secondary coating mainly composed of phosphoric acid, which is mainly forsterite, as in the past, and brings about an innovative improvement in characteristics. It is hard to say that it is.
The technique disclosed in Patent Document 5 requires special equipment having a vacuum system and has a long processing time, so that there is a big problem in terms of cost.
As described above, there is still room for improvement in the adhesion of the coating film for applying tension to the mother steel sheet and the increase in tension due to the coating film.
そこで、本発明の課題は、これら従来技術における問題点を解決し、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する被膜を有し、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を提供することである。 Therefore, the subject of the present invention is to solve these problems in the prior art, and to provide a grain-oriented electrical steel sheet having excellent adhesion, having a coating film that applies a large tension to the mother steel sheet even if it is thin, and having excellent magnetic properties. It is to be.
本発明者らは、鋼板に張力を発生させるために鋼板の表面に形成させる物質およびその構成について種々の検討を行ったところ、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する被膜を有し、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を見出した。 The present inventors have conducted various studies on a substance to be formed on the surface of a steel sheet in order to generate tension in the steel sheet and its composition. We have found a grain-oriented electrical steel sheet that has excellent magnetic properties.
本発明の要旨は次のとおりである。 The gist of the present invention is as follows.
＜１＞
質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：２．５０〜７．００％、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含む化学組成を有し、フェライト相からなる金属組織を有する母鋼板と、
前記母鋼板の表面に形成され、マルテンサイト相を含む金属組織を有する金属被膜と、
前記金属被膜の表面に形成された絶縁被膜と、
を有する方向性電磁鋼板。
＜２＞
前記金属被膜の金属組織において、マルテンサイト相の面積分率が５％〜１００％である＜１＞に記載の方向性電磁鋼板。
＜３＞
前記金属被膜が、ＮｉおよびＭｎの少なくとも一方、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含み、かつ質量％で式：Ｎｉ＋Ｍｎ≧２％（式中、各元素記号は各元素の含有量を示す）を満たす化学組成を有する＜１＞又は＜２＞に記載の方向性電磁鋼板。
＜４＞
前記金属被膜が、ＣおよびＮの少なくとも一方、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含み、かつ質量％で式：Ｃ＋Ｎ≧０．１％（式中、各元素記号は各元素の含有量を示す）を満たす化学組成を有する＜１＞又は＜２＞に記載の方向性電磁鋼板。
＜５＞
前記金属被膜の厚さが、前記母鋼板の板厚の１／２０未満である＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
＜６＞
前記絶縁被膜が、Ｓｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、及びＦより選択される少なくとも１種を含む被膜である＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
<1>
With a base steel sheet having a chemical composition containing C: 0.0050% or less, Si: 2.50 to 7.00%, and the balance: Fe and impurity elements in mass%, and having a metal structure composed of a ferrite phase. ,
A metal coating formed on the surface of the mother steel sheet and having a metal structure containing a martensite phase,
An insulating film formed on the surface of the metal film and
Directional electrical steel sheet with.
<2>
The grain-oriented electrical steel sheet according to <1>, wherein the surface integral of the martensite phase is 5% to 100% in the metal structure of the metal coating.
<3>
The metal coating contains at least one of Ni and Mn, and the balance: Fe and impurity elements, and the formula: Ni + Mn ≧ 2% in mass% (in the formula, each element symbol indicates the content of each element). The directional electromagnetic steel sheet according to <1> or <2>, which has a chemical composition that satisfies the requirements.
<4>
The metal coating contains at least one of C and N, and the balance: Fe and impurity elements, and the formula: C + N ≧ 0.1% in mass% (in the formula, each element symbol indicates the content of each element. The directional electromagnetic steel sheet according to <1> or <2>, which has a chemical composition satisfying (1).
<5>
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of <1> to <4>, wherein the thickness of the metal coating is less than 1/20 of the thickness of the mother steel sheet.
<6>
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of <1> to <5>, wherein the insulating coating is a coating containing at least one selected from Si, P, Al, Mg, and F.
本発明によれば、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する被膜を有し、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet having excellent adhesion, having a coating film that applies a large tension to a mother steel sheet even if it is thin, and having excellent magnetic properties.
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments that are an example of the present invention will be described in detail.
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
化学組成の元素の含有量は、元素量（例えば、Ｃ量、Ｓｉ等）、又は元素濃度（例えば、Ｃ濃度、Ｓｉ濃度等）と表記する。
化学組成の元素の含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
「Ａを主体とするＢ」との表現は、主体となるＡが、Ｂ中で最も多い含有量の成分であること意味する。
In the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.
The content of an element in the chemical composition is expressed as an elemental amount (for example, C amount, Si, etc.) or an elemental concentration (for example, C concentration, Si concentration, etc.).
Regarding the content of elements in the chemical composition, "%" means "mass%".
The expression "A-based B" means that the main component A is the component having the highest content in B.
［方向性電磁鋼板］
本実施形態に係る方向性電磁鋼板（以下「電磁鋼板」とも称する）は、母鋼板と、母鋼板の表面に形成された金属被膜と、金属被膜の表面に形成された絶縁被膜と、を有する。
母鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：２．５〜７．０％、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含む化学組成を有し、フェライト相からなる金属組織を有する。そして、金属被膜は、マルテンサイト相を含む金属組織を有する。
なお、以下、フェライト相からなる金属組織を有する母鋼板を「フェライト相からなる母鋼板」とも称する。マルテンサイト相を含む金属組織を有する金属被膜を「マルテンサイト相を含む金属被膜」とも称する。
[Directional magnetic steel sheet]
The grain-oriented electrical steel sheet (hereinafter, also referred to as “electrical steel sheet”) according to the present embodiment has a grain steel sheet, a metal film formed on the surface of the grain steel sheet, and an insulating film formed on the surface of the metal film. ..
The base steel sheet has a chemical composition containing C: 0.0050% or less, Si: 2.5 to 7.0%, and the balance: Fe and impurity elements in mass%, and has a metal structure composed of a ferrite phase. Have. Then, the metal coating has a metal structure containing a martensite phase.
Hereinafter, a mother steel sheet having a metal structure composed of a ferrite phase is also referred to as a “mother steel sheet composed of a ferrite phase”. A metal coating having a metal structure containing a martensite phase is also referred to as a "metal coating containing a martensite phase".
ここで、本実施形態に係る電磁鋼板において、金属被膜及び絶縁被膜の積層被膜は、電磁鋼板の両面（鋼板の厚み方向に対向する面の双方）に形成されていてもよく、電磁鋼板の片面（鋼板の厚み方向に対向する面の一方）に形成されていてもよい。ただし、金属被膜及び絶縁被膜の積層被膜は、電磁鋼板の両面に形成されるのが一般的である。
また、金属被膜及び絶縁被膜の積層被膜が電磁鋼板の両面に形成される場合、両面に形成される各金属被膜及び各絶縁被膜は、各々、構成（化学組成、金属組織及び厚さ等）が、同じであってもよく、異なっていてもよい。
ただし、両面に形成される二つの金属被膜のうち、一方の金属被膜が、マルテンサイト相を含む金属組織を有する構成とする。
なお、両面に形成される各金属被膜及び各絶縁被膜の構成が異なる場合でも、構成（化学組成、金属組織及び厚さ等）を適宜選択すれば、電磁鋼板の反りを発生させないことは可能である。
Here, in the electromagnetic steel sheet according to the present embodiment, the laminated coating of the metal coating and the insulating coating may be formed on both sides of the electromagnetic steel sheet (both of the surfaces facing in the thickness direction of the steel sheet), and one side of the electromagnetic steel sheet. It may be formed on (one of the surfaces facing the thickness direction of the steel sheet). However, the laminated coating of the metal coating and the insulating coating is generally formed on both sides of the electromagnetic steel sheet.
When a laminated film of a metal film and an insulating film is formed on both sides of an electromagnetic steel sheet, each metal film and each insulating film formed on both sides have different configurations (chemical composition, metal structure, thickness, etc.). , May be the same or different.
However, of the two metal coatings formed on both sides, one metal coating has a metal structure containing a martensite phase.
Even if the configurations of the metal coatings and the insulating coatings formed on both sides are different, it is possible to prevent the electrical steel sheet from warping by appropriately selecting the composition (chemical composition, metal structure, thickness, etc.). is there.
本実施形態に係る電磁鋼板は、上記構成により、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する被膜を有し、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板となる。本実施形態に係る電磁鋼板は、次の知見により見出された。なお、以下、この効果を「本実施形態の効果」とも称する。 Due to the above configuration, the electrical steel sheet according to the present embodiment is a grain-oriented electrical steel sheet having excellent adhesion, having a film that applies a large tension to the base steel sheet even if it is thin, and having excellent magnetic characteristics. The electromagnetic steel sheet according to this embodiment was found based on the following findings. Hereinafter, this effect will also be referred to as "the effect of the present embodiment".
まず、本発明者らは、鋼板に張力を発生させるために鋼板の表面に形成させる物質およびその構成について種々の検討を行った。
具体的には、｛１１０｝＜００１＞方位を有する方向性電磁鋼板を母鋼板とし、母鋼板と絶縁被膜との間に介在させる物質について、母鋼板での発生張力に加え、絶縁被膜および母鋼板との密着性の観点で検討した。
その結果、母鋼板と絶縁被膜の間に、マルテンサイト相を含む金属被膜を介在させることで、従来のグラス被膜を介在させた場合と比較して、金属被膜が非常に薄い厚さで高い張力を発生させ、母鋼板と絶縁被膜との密着性を確保できることを知見した。
First, the present inventors have conducted various studies on a substance to be formed on the surface of a steel sheet in order to generate tension in the steel sheet and its composition.
Specifically, a directional electromagnetic steel sheet having a {110} <001> orientation is used as a mother steel sheet, and for a substance interposed between the mother steel sheet and the insulating coating, in addition to the tension generated in the mother steel plate, the insulating coating and the mother steel plate are used. The study was conducted from the viewpoint of adhesion to the steel plate.
As a result, by interposing a metal coating containing a martensite phase between the mother steel sheet and the insulating coating, the metal coating has a very thin thickness and high tension as compared with the case where a conventional glass coating is interposed. It was found that the adhesion between the mother steel plate and the insulating coating can be ensured.
そして、この本実施形態の効果が奏される理由について、本発明者らは次のように推測している。 Then, the present inventors speculate as follows as to the reason why the effect of this embodiment is exhibited.
金属被膜がマルテンサイト相を含むと、フェライト相からなる母鋼板に張力が発生する。この張力は、鋼板の熱処理過程において、母鋼板の結晶系がフェライト相を維持している温度域において、金属被膜のマルテンサイト相が増加することにより発生する。これについては、後述の製造法の説明において詳述する。 When the metal film contains the martensite phase, tension is generated in the mother steel sheet made of the ferrite phase. This tension is generated by the increase of the martensite phase of the metal film in the temperature range in which the crystal system of the mother steel sheet maintains the ferrite phase in the heat treatment process of the steel sheet. This will be described in detail in the description of the manufacturing method described later.
また、マルテンサイト相を含む金属被膜は、同じく金属である母鋼板に対する密着性は非常に良好であり、従来のグラス被膜のような問題は生じない。この界面は金属結合となるため、完全に平坦であっても実用上良好な密着性を確保することが可能である。ただし、現実的には母鋼板との元素拡散を主体とする反応又は変態のミクロな不均一性が存在するため、ミクロな凹凸は存在する。その場合でも、従来のグラス被膜での界面凹凸ほど磁気特性への悪影響は見られない。理由は明確ではないが、金属同士の界面であるため、磁壁移動の障害としての作用が酸化物よりは小さくなっていることが考えられる。 Further, the metal film containing the martensite phase has very good adhesion to the mother steel sheet, which is also a metal, and does not cause the problem as in the conventional glass film. Since this interface is a metal bond, it is possible to ensure good adhesion in practice even if it is completely flat. However, in reality, since there is micro-uniformity of reaction or transformation mainly due to element diffusion with the mother steel sheet, micro-concavities and convexities exist. Even in that case, the adverse effect on the magnetic characteristics is not seen as much as the interfacial unevenness in the conventional glass coating. Although the reason is not clear, it is considered that the action as an obstacle to the movement of the domain wall is smaller than that of the oxide because it is an interface between metals.
一方、マルテンサイト相を含む金属被膜は、酸化物を主体とする絶縁被膜（例えば従来のりん酸化合物を主体とする被膜）に対する密着性についても、絶縁被膜に対するグラス被膜の密着性と比較し、良好なものとなる。この理由は不明であるが、鉄鋼のマルテンサイト変態は一般的にミクロな表面凹凸を生じることが知られているため、りん酸化合物を主体とする絶縁被膜との反応においてミクロな凹凸を形成しているものと思われる。特に、ＮｉおよびＭｎの少なくとも一方を含む金属被膜においては、ＮｉおよびＭｎの少なくとも一方が界面にミクロに不均一に濃化して絶縁皮膜と金属被膜の反応を不均一とすることで、やはりミクロな凹凸を形成するため、絶縁被膜に対する従来のグラス皮膜の密着性に比べると格段に向上すると考えている。
なお、絶縁皮膜として、酸化物を主体とする絶縁被膜（例えば従来のりん酸化合物を主体とする被膜）ではなく、接着性のある有機物被膜を適用する場合、絶縁皮膜に対する金属被膜の密着性は有機物被膜に依存した良好なものとすることが可能である。
On the other hand, the metal film containing the martensite phase also has an adhesiveness to an oxide-based insulating film (for example, a conventional film mainly composed of a phosphoric acid compound) as compared with the adhesiveness of the glass film to the insulating film. It will be good. The reason for this is unknown, but since it is generally known that the martensitic transformation of steel causes microscopic surface irregularities, microscopic irregularities are formed in the reaction with an insulating coating mainly composed of a phosphoric acid compound. It seems that it is. In particular, in a metal film containing at least one of Ni and Mn, at least one of Ni and Mn is microscopically non-uniformly concentrated at the interface to make the reaction between the insulating film and the metal film non-uniform, which is also microscopic. Since it forms irregularities, it is considered to be significantly improved compared to the adhesion of the conventional glass film to the insulating film.
When an adhesive organic film is applied instead of an oxide-based insulating film (for example, a conventional phosphoric acid compound-based film), the adhesion of the metal film to the insulating film is high. It is possible to make it good depending on the organic film.
以上から、本実施形態に係る電磁鋼板は、上記構成により、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する被膜を有し、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板となることが見出された。 From the above, the electrical steel sheet according to the present embodiment can be a grain-oriented electrical steel sheet having excellent adhesion, having a coating film that gives a large tension to the mother steel sheet even if it is thin, and having excellent magnetic characteristics. Found.
以下、本実施形態に係る電磁鋼板の各構成について説明する。 Hereinafter, each configuration of the electromagnetic steel sheet according to the present embodiment will be described.
＜金属被膜＞
金属被膜は、マルテンサイト相を含む金属組織を有する。そして、金属被膜は、フェライト相からなる母鋼板（詳細は後述）と絶縁被膜（詳細は後述）の間に有する。
<Metal coating>
The metal coating has a metallographic structure containing a martensite phase. The metal coating is provided between the mother steel plate made of a ferrite phase (details will be described later) and the insulating coating (details will be described later).
（金属被膜の金属組織）
金属被膜は、マルテンサイト相を含むことで、フェライト相である母鋼板に張力が発生する。この張力は、鋼板の熱処理過程において、母鋼板の結晶系がフェライト相を維持している温度域において、金属被膜のマルテンサイト相が増加することにより発生したものである。これについては、後述の製造法の説明において詳述する。
(Metallic structure of metal film)
Since the metal film contains the martensite phase, tension is generated in the mother steel sheet which is the ferrite phase. This tension is generated by the increase of the martensite phase of the metal film in the temperature range in which the crystal system of the mother steel sheet maintains the ferrite phase in the heat treatment process of the steel sheet. This will be described in detail in the description of the manufacturing method described later.
金属被膜において、マルテンサイト相の面積分率は、５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましく、８０％以上が特に好ましい。マルテンサイト相の面積分率が高いと、母鋼板への張力の発生に金属被膜が好適に作用する。そのため、マルテンサイト相の面積分率が１００％であることが、最も好ましい。つまり、マルテンサイト相は、５％〜１００％が好ましい。なお、マルテンサイト相の面積分率は、全金属相に占める割合である。
一方、マルテンサイト相以外の金属相については、特に限定するものではない。
In the metal film, the surface integral of the martensite phase is preferably 5% or more, more preferably 20% or more, further preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more. When the surface integral of the martensite phase is high, the metal film preferably acts on the generation of tension on the base steel sheet. Therefore, it is most preferable that the surface integral of the martensite phase is 100%. That is, the martensite phase is preferably 5% to 100%. The surface integral of the martensite phase is the ratio of the total metal phase.
On the other hand, the metal phase other than the martensite phase is not particularly limited.
金属被膜としては、例えば、マルテンサイト相が形成される、Ｆｅを主体とする鋼被膜（ステンレス鋼等）、鉄合金被膜（Ｎｉ鉄合金等）等が挙げられる。
一方で、金属被膜は、母鋼板に張力が発生し、かつ母鋼板と絶縁被膜との密着性を確保するという目的を考えると、高価な特殊元素を多量に含有する金属被膜である必要はない。
Examples of the metal film include a steel film mainly composed of Fe (stainless steel, etc.) and an iron alloy film (Ni iron alloy, etc.) on which a martensite phase is formed.
On the other hand, the metal film does not need to be a metal film containing a large amount of expensive special elements, considering the purpose of generating tension in the mother steel sheet and ensuring the adhesion between the mother steel sheet and the insulating film. ..
そのため、コスト及び製造法に加え、マルテンサイト変態に伴い体積膨張して適切な母鋼板に張力を付与する観点から、金属被膜は鋼被膜であることが好ましい。
この場合、マルテンサイト相以外の残部の金属相としては、フェライト相、オーステナイト相等、一般的な鋼材で形成されることが知られている金属相が挙げられる。なお、金属皮膜による電磁鋼板全体の透磁率の劣化を最小にする観点から、残部の金属相は、残部の金属相に占める面積分率で９５％以上（好ましくは１００％）のフェライト相を含むことが好ましい。
そして、コスト及び製造法に加え、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する観点から、金属被膜は、フェライト相の面積分率が０％〜９５％以下（好ましくは０％〜８０％、より好ましくは０％〜５０％、さらに好ましくは０％〜２０％）、マルテンサイト相の面積分率が５％〜１００％（好ましくは２０％〜１００％、より好ましくは５０％〜１００％、さらに好ましくは８０％〜１００％）の金属組織を有することがよい。
Therefore, in addition to cost and manufacturing method, the metal coating is preferably a steel coating from the viewpoint of volume expansion due to martensitic transformation and applying tension to an appropriate mother steel sheet.
In this case, examples of the remaining metal phase other than the martensite phase include a metal phase known to be formed of a general steel material such as a ferrite phase and an austenite phase. From the viewpoint of minimizing the deterioration of the magnetic permeability of the entire electromagnetic steel sheet due to the metal film, the remaining metal phase contains a ferrite phase having an area fraction of the remaining metal phase of 95% or more (preferably 100%). Is preferable.
In addition to cost and manufacturing method, the metal film has a ferrite phase area fraction of 0% to 95% or less (preferably 0%) from the viewpoint of excellent adhesion and applying a large tension to the mother steel sheet even if it is thin. -80%, more preferably 0% -50%, even more preferably 0% -20%), and the area fraction of the martensite phase is 5% -100% (preferably 20% -100%, more preferably 50%). It is preferable to have a metallographic structure of ~ 100%, more preferably 80% to 100%).
金属被膜には、化学組成又は組織形成過程によって、金属相以外に、酸化物、炭化物、窒化物、硫化物等の化合物、又は金属間化合物を含むこともある。ただし、金属被膜が、これら化合物を含んでも、本実施形態の効果が失われるものではない。 The metal film may contain compounds such as oxides, carbides, nitrides, and sulfides, or intermetallic compounds, in addition to the metal phase, depending on the chemical composition or the structure formation process. However, even if the metal coating contains these compounds, the effect of the present embodiment is not lost.
金属被膜のマルテンサイト相の面積分率は、次の通り測定する。
下記測定条件で、任意の１０箇所の測定対象に対して、ＥＢＳＤ（電子線後方散乱回折法）を用いて測定したＧＡＭ（同一結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値：Grain Average Misorientation）が１０°以上の結晶粒の面積率（測定領域の面積に占める割合）の平均値を、マルテンサイト相の面積率とする。
The surface integral of the martensite phase of the metal film is measured as follows.
GAM (Average value of misorientation between adjacent measurement points in the same crystal grain) measured by EBSD (Electron Backscatter Diffraction Method) for any 10 measurement targets under the following measurement conditions: Grain Average The average value of the area ratio (ratio to the area of the measurement region) of the crystal grains having Misorientation) of 10 ° or more is defined as the area ratio of the martensite phase.
−測定条件−
・測定装置：電子線後方散乱回折装置付き走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＢＳＤ）「ＳＥＭの型番ＪＳＭ−７８００（ＪＥＯＬ社製）ＥＢＳＤ検出器は型番「ＨＩＫＡＲＩ」（ＴＳＬ社製）を使用」
・ステップ間隔：０．０２μｍ
・倍率：１００００倍
・測定対象：金属被膜のＺ面（板厚方向に電磁鋼板を切断した切断面）の中心層
・測定領域：８０００μｍ×２４００μｍの領域
-Measurement conditions-
-Measuring device: Scanning electron microscope (SEM-EBSD) with electron backscatter diffraction device "SEM model number JSM-7800 (manufactured by JEOL) EBSD detector uses model number" HIKARI "(manufactured by TSL)"
・ Step interval: 0.02 μm
-Magnification: 10000 times-Measurement target: Central layer of Z surface of metal coating (cut surface obtained by cutting electromagnetic steel sheet in the plate thickness direction) -Measurement area: 8000 μm x 2400 μm area
なお、マルテンサイト相以外の残部の金属相の面積率は、面積率１００％からマルテンサイト相の面積率を引いた差分である。一方、例えば、残部の金属相のうち、フェライト相の面積率は、上記測定条件で、任意の１０箇所の測定対象に対して、ＥＢＳＤを用いて測定したＧＡＭが０°以上１０°未満の結晶粒の面積率の平均値を、フェライト相の面積率とする。 The area ratio of the remaining metal phase other than the martensite phase is the difference obtained by subtracting the area ratio of the martensite phase from the area ratio of 100%. On the other hand, for example, among the remaining metal phases, the area ratio of the ferrite phase is a crystal whose GAM measured using EBSD is 0 ° or more and less than 10 ° with respect to an arbitrary 10 measurement targets under the above measurement conditions. The average value of the grain area ratio is taken as the ferrite phase area ratio.
ここで、金属被膜と母鋼板との境界は、原則、マルテンサイト相の有無で分離される位置とする。ただし、マルテンサイト相の有無で明確に分離していれば、金属被膜と母鋼板との境界の決定は容易であるが、金属被膜と母鋼板との境界付近でマルテンサイト相の面積分率が連続的に変化している場合、当該境界の決定は難しい。そのため、この場合、金属被膜と母鋼板との境界付近で、マルテンサイト相の面積分率を電磁鋼板の板厚方向に複数箇所測定する。そして、マルテンサイト相の面積分率が５％となる箇所の位置を金属被膜と母鋼板との境界とし、この位置よりもマルテンサイト相の面積分率が高い領域を金属被膜とする。
この金属被膜と母鋼板との境界に基づいて、上記ＧＡＭの測定対象である「金属被膜のＺ面の中心層」、金属被膜の膜厚、金属被膜の化学組成の決定に利用する。
Here, the boundary between the metal coating and the mother steel sheet is, in principle, a position separated by the presence or absence of the martensite phase. However, if the martensite phase is clearly separated by the presence or absence, it is easy to determine the boundary between the metal film and the mother steel sheet, but the area fraction of the martensite phase is near the boundary between the metal film and the mother steel sheet. When changing continuously, it is difficult to determine the boundary. Therefore, in this case, the surface integral of the martensite phase is measured at a plurality of points in the plate thickness direction of the electromagnetic steel sheet near the boundary between the metal coating and the base steel sheet. Then, the position where the area fraction of the martensite phase is 5% is defined as the boundary between the metal coating and the mother steel plate, and the region where the area fraction of the martensite phase is higher than this position is defined as the metal coating.
Based on the boundary between the metal film and the mother steel sheet, it is used to determine the "central layer of the Z plane of the metal film" to be measured by the GAM, the film thickness of the metal film, and the chemical composition of the metal film.
（金属被膜の化学組成）
金属被膜の化学組成は、電磁鋼板を使用する室温程度の温度域においてマルテンサイト相を含む金属組織となる化学組成であれば、特に限定されるものではない。
ただし、上述のように、金属被膜は、高価な特殊元素を多量に含有する金属被膜である必要はない。
そのため、金属被膜の化学組成は、例えば、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ、およびＮよりなる群から選択される少なくとも１種、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含有する化学組成が好ましい例として挙げられる。なお、以下、この化学組成を有する金属被膜を「Ｆｅを主体とする金属被膜」とも称する。
(Chemical composition of metal film)
The chemical composition of the metal film is not particularly limited as long as it has a chemical composition of a metal structure containing a martensite phase in a temperature range of about room temperature in which an electromagnetic steel sheet is used.
However, as described above, the metal coating does not have to be a metal coating containing a large amount of expensive special elements.
Therefore, as a preferable example, the chemical composition of the metal film is preferably at least one selected from the group consisting of Ni, Mn, C, and N, and a chemical composition containing the balance: Fe and an impurity element. Hereinafter, the metal film having this chemical composition is also referred to as "a metal film mainly composed of Fe".
−ＮｉおよびＭｎ−
ＮｉおよびＭｎは、Ｆｅを主体とする鉄合金（例えば鋼）に含有するとマルテンサイト相を形成することが知られている元素である。そして、Ｆｅを主体とする金属被膜にマルテンサイト相を形成するためには、金属被膜には、ＮｉおよびＭｎの少なくとも一方をＮｉおよびＭｎの合計量で２％以上含有することが好ましい。
−Ni and Mn−
Ni and Mn are elements known to form a martensite phase when contained in an iron alloy containing Fe as a main component (for example, steel). Then, in order to form the martensite phase in the metal film mainly composed of Fe, it is preferable that the metal film contains at least one of Ni and Mn in a total amount of 2% or more of Ni and Mn.
一方、ＮｉおよびＭｎの合計量の上限は、特に限定しないが、３０％以上であると、オーステナイト相が安定になり室温までの冷却ではマルテンサイト相が金属被膜に形成され難くなる。この場合、マルテンサイト相を金属被膜に形成させるにはサブゼロ処理（深冷処理とも呼ばれる０℃以下の温度に冷やす処理）が必要になる。そのため、生産性の観点から、ＮｉおよびＭｎの合計量は３０％未満にすることが好ましい。 On the other hand, the upper limit of the total amount of Ni and Mn is not particularly limited, but when it is 30% or more, the austenite phase becomes stable and it becomes difficult for the martensite phase to be formed in the metal film by cooling to room temperature. In this case, in order to form the martensite phase on the metal film, a sub-zero treatment (a treatment of cooling to a temperature of 0 ° C. or lower, which is also called a deep cooling treatment) is required. Therefore, from the viewpoint of productivity, the total amount of Ni and Mn is preferably less than 30%.
ただし、製法の説明において後述する、絶縁被膜形成工程の加熱温度および冷却速度でマルテンサイト相を形成する場合を考えると、ＮｉおよびＭｎの合計量が１５％以上２５％以下でも十分な量のマルテンサイト相の生成が可能である、また、変態に関連する温度域の冷却速度を高めに制御するのであれば、ＮｉおよびＭｎの合計量が２％以上１５％未満でも十分な量のマルテンサイト相を生成も可能である。 However, considering the case where the martensite phase is formed at the heating temperature and cooling rate of the insulating film forming step, which will be described later in the description of the production method, a sufficient amount of martensite is sufficient even if the total amount of Ni and Mn is 15% or more and 25% or less. A sufficient amount of martensite phase even if the total amount of Ni and Mn is 2% or more and less than 15% if the formation of a site phase is possible and the cooling rate in the temperature range related to transformation is controlled to be high. Can also be generated.
−ＣおよびＮ−
ＣおよびＮは、鋼に含有するとマルテンサイト相を形成することが知られている元素である。Ｆｅを主体とする金属被膜にマルテンサイト相を形成するために、金属被膜には、ＣおよびＮの一方あるいは両方を含有してもよい。
ＣおよびＮの合計量の下限は、特に限定されず、０．００２％以上、０．０５０％以上であっても構わない。ただし、ＣおよびＮの合計量が０．２００％以上であると、磁気時効を引き起こし，鉄損を劣化させる原因となる。そのため、鉄損の観点から、ＣおよびＮの合計量は０．２００％未満にすることが好ましい。
-C and N-
C and N are elements known to form a martensite phase when contained in steel. In order to form the martensite phase in the metal film mainly composed of Fe, the metal film may contain one or both of C and N.
The lower limit of the total amount of C and N is not particularly limited, and may be 0.002% or more and 0.050% or more. However, if the total amount of C and N is 0.200% or more, magnetic aging is caused and iron loss is deteriorated. Therefore, from the viewpoint of iron loss, the total amount of C and N is preferably less than 0.200%.
ここで、ＣおよびＮは、熱履歴又は他の金属元素の含有によっては炭化物および窒化物を形成しやすく、マルテンサイト相の形成に寄与しなくなることがある。また、ＣおよびＮは、Ｆｅを主体とする金属被膜に含有させる元素として非常に安価ではあるが、ＣおよびＮは磁気時効を引き起こして磁気特性を劣化させる元素としても知られている。そのため、金属被膜に含有するＣおよびＮが母鋼板に拡散すると、磁気特性の悪影響が出ることがある。 Here, C and N tend to form carbides and nitrides depending on the thermal history or the content of other metal elements, and may not contribute to the formation of the martensite phase. Further, C and N are very inexpensive as elements contained in a metal film mainly containing Fe, but C and N are also known as elements that cause magnetic aging and deteriorate magnetic properties. Therefore, if C and N contained in the metal film diffuse into the mother steel sheet, the magnetic properties may be adversely affected.
よって、特に理由がないのであれば、ＮｉおよびＭｎの少なくとも一方をマルテンサイト相形成のための主体元素とし、ＣおよびＮの少なくとも一方は補助元素としての使用に留めることが好ましい。ＣおよびＮの少なくとも一方を補助元素として使用するのであれば、ＣおよびＮの合計量が０％超え０．０２％未満（又は０．０１％以下）でも、ＣおよびＮはマルテンサイト相の形成に十分寄与する。 Therefore, unless there is a particular reason, it is preferable to use at least one of Ni and Mn as a main element for martensite phase formation and at least one of C and N as an auxiliary element. If at least one of C and N is used as an auxiliary element, even if the total amount of C and N is more than 0% and less than 0.02% (or 0.01% or less), C and N form a martensite phase. Contributes sufficiently to.
−残部−
残部はＦｅおよび不純物元素である。不純物元素とは、原材料に含まれる成分、または、製造の過程で混入する成分であって、意図的に金属被膜に含有させたものではない成分を指す。
-Remaining-
The rest are Fe and impurity elements. The impurity element refers to a component contained in the raw material or a component mixed in the manufacturing process and not intentionally contained in the metal film.
−その他の元素−
Ｆｅを主体とする金属被膜は、Ｆｅに代えて、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ、およびＮ以外の様々な元素を、鋼被膜中でのマルテンサイト相形成への効果又は母鋼板の磁気特性への影響を考慮して、公知文献に従い含有してもよい。特にマルテンサイト相形成に寄与する元素としては、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｓｉなども知られており、使用することは問題ない。
なお、後述の製造法で例示するが、例えば、母鋼板の表面にＮｉなどの純金属または高濃度合金を付着させ、これを母鋼板中に拡散させて、最終的にマルテンサイト相を含む金属組織を有する金属被膜を形成する場合には、鋼被膜には、母鋼板が含有する元素を少なからず含有することとなる。
-Other elements-
In the metal film mainly composed of Fe, instead of Fe, various elements other than Ni, Mn, C, and N are used to have an effect on the formation of the martensite phase in the steel film or an effect on the magnetic properties of the mother steel sheet. In consideration of the above, it may be contained according to publicly known documents. In particular, Co, Mo, Si and the like are also known as elements that contribute to the formation of the martensite phase, and there is no problem in using them.
As an example in the production method described later, for example, a pure metal such as Ni or a high-concentration alloy is adhered to the surface of the mother steel sheet, this is diffused in the mother steel sheet, and finally a metal containing a martensite phase. When forming a metal film having a structure, the steel film contains not a little elements contained in the mother steel sheet.
これら各元素（特に、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ、およびＮ）の性質を考慮すると、Ｆｅを主体とする金属被膜の化学組成は、１）〜３）の化学組成のいずれかであることが好ましい。
１）ＮｉおよびＭｎの少なくとも一方、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含み、かつ質量％で式：Ｎｉ＋Ｍｎ≧２％（式中、各元素記号は各元素の含有量を示す）を満たす化学組成
２）ＣおよびＮの少なくとも一方、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含み、かつ質量％で式：Ｃ＋Ｎ≧０．１％（式中、各元素記号は各元素の含有量を示す）を満たす化学組成
３）Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ、およびＮよりなる群から選択される少なくとも１種、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含み、質量％で式：Ｎｉ＋Ｍｎ≧２％（式中、各元素記号は各元素の含有量を示す）を満たし、かつ質量％で式：２％＞Ｃ＋Ｎ≧０％（式中、各元素記号は各元素の含有量を示す）を満たす化学組成
Considering the properties of each of these elements (particularly Ni, Mn, C, and N), the chemical composition of the metal film mainly containing Fe is preferably any of the chemical compositions of 1) to 3).
1) A chemical composition containing at least one of Ni and Mn, and the balance: Fe and impurity elements, and satisfying the formula: Ni + Mn ≧ 2% (in the formula, each element symbol indicates the content of each element) in mass%. 2) Contains at least one of C and N, and the balance: Fe and impurity elements, and satisfies the formula: C + N ≧ 0.1% in mass% (in the formula, each element symbol indicates the content of each element). Chemical composition 3) At least one selected from the group consisting of Ni, Mn, C, and N, and the balance: Fe and impurity elements, and in mass%, formula: Ni + Mn ≧ 2% (each element symbol in the formula) Indicates the content of each element), and the chemical composition satisfies the formula: 2%> C + N ≧ 0% (in the formula, each element symbol indicates the content of each element).
以上説明した金属被膜の化学組成は、金属被膜にどれくらいのマルテンサイト相を形成させ、母鋼板にどれくらいの張力を生成させるかにより決定される。しかし、金属被膜の化学組成は、１）マルテンサイト相の面積分率は熱処理条件にも影響されること、２）母鋼板に発生する張力は金属被膜の厚さにも依存することから、一概に最適値の範囲を決定できない。ただし、金属被膜の厚さ又は熱処理能力などが決まれば、多様な金属材料の変態を考慮した製造を実施している当業者であれば、適切な金属被膜の化学組成を設計し、決定することは困難ではない。
例えば、一例として、板厚０．３０〜０．３５ｍｍの母鋼板の表面に、Ｆｅを主体としＮｉ濃度が５〜１０％程度である０．８〜１．３μｍ程度の厚さの鉄合金領域を形成し、８００〜８５０℃まで加熱後、４０〜８０℃／ｓ程度で８００〜１００℃まで冷却すれば、この領域がマルテンサイト相に変態し、マルテンサイト相を含む金属被膜となる。そして、この化学組成の金属被膜により、一般的な方向性電磁鋼板と同程度の５〜１０ＭＰａ程度の張力を発生させることが可能である。
The chemical composition of the metal film described above is determined by how much martensite phase is formed in the metal film and how much tension is generated in the mother steel sheet. However, the chemical composition of the metal film is generally 1) the area fraction of the martensite phase is affected by the heat treatment conditions, and 2) the tension generated in the base steel sheet also depends on the thickness of the metal film. The range of optimum values cannot be determined. However, once the thickness of the metal coating or the heat treatment capacity is determined, a person skilled in the art who is engaged in manufacturing considering the transformation of various metal materials should design and determine the appropriate chemical composition of the metal coating. Is not difficult.
For example, as an example, an iron alloy region having a thickness of about 0.8 to 1.3 μm, which is mainly Fe and has a Ni concentration of about 5 to 10%, is formed on the surface of a base steel plate having a plate thickness of 0.30 to 0.35 mm. After heating to 800 to 850 ° C. and then cooling to 800 to 100 ° C. at about 40 to 80 ° C./s, this region is transformed into a martensite phase to form a metal film containing a martensite phase. Then, the metal film having this chemical composition can generate a tension of about 5 to 10 MPa, which is about the same as that of a general grain-oriented electrical steel sheet.
ここで、金属被膜は、非常に薄い場合も想定されるため、これだけを取り出して分析することは困難となることもある。そのため、金属被膜の化学組成の各元素量は、グロー放電発光表面分析グロー放電発光分光分析（ＧＤＳ）で、絶縁被膜を除去後の電磁鋼板の表面（つまり金属絶縁被膜）からの発光強度プロファイルを調査することにより、測定する。化学組成の各元素量の絶対値は、各元素量を変化させた材料についてのＧＤＳの発光強度と各元素量との検量線により特定できる。 Here, since the metal coating is assumed to be very thin, it may be difficult to extract and analyze only this. Therefore, the amount of each element in the chemical composition of the metal coating is determined by glow discharge emission surface analysis (GDS), and the emission intensity profile from the surface of the electromagnetic steel plate (that is, the metal insulation coating) after the insulation coating is removed. Measure by investigating. The absolute value of each elemental amount in the chemical composition can be specified by the calibration curve between the emission intensity of GDS and each elemental amount for the material in which each elemental amount is changed.
ＧＤＳは、例えばリガク製ＧＤＡ７５０を使用する、ＧＤＳの測定条件は、アノード径４ｍｍ、圧力３ｈＰａとする。測定を必要とする金属被膜の厚さにより最適なスパッタ時間は変わるが、一般的には数分程度の時間で、元素量変化がほぼ見られない母鋼板まで分析することができる。また、測定試料の最表面から連続的にＧＤＳのスパッタで深さ方向に掘り進める必要はなく、金属被膜の適当な厚さを別途研磨により除去して、除去後の金属被膜の最表面濃度を分析することで、金属被膜の特定の深さ位置での元素濃度を得ることも可能である。
金属被膜の化学組成は、濃度変化がほぼ見られない母鋼板の表面側の領域の化学組成とする。しかし、厚さが薄い金属被膜内では、母鋼板からの元素の拡散により濃度が連続的に変化することが考えられる。この場合は、前述の通り、マルテンサイト相の面積分率が５％以上となる領域を金属被膜として、この領域内での元素量の平均値を金属被膜の化学組成とする。
For GDS, for example, GDA750 manufactured by Rigaku is used, and the measurement conditions of GDS are an anode diameter of 4 mm and a pressure of 3 hPa. The optimum sputtering time varies depending on the thickness of the metal coating that requires measurement, but in general, it takes only a few minutes to analyze even a base steel sheet in which there is almost no change in the amount of elements. Further, it is not necessary to continuously dig in the depth direction from the outermost surface of the measurement sample by sputtering GDS, and the appropriate thickness of the metal film is separately removed by polishing to obtain the outermost surface concentration of the metal film after removal. By analysis, it is also possible to obtain the element concentration at a specific depth position of the metal film.
The chemical composition of the metal film shall be the chemical composition of the region on the surface side of the mother steel sheet in which almost no change in concentration is observed. However, in a thin metal coating, it is conceivable that the concentration changes continuously due to the diffusion of elements from the mother steel plate. In this case, as described above, the region where the area fraction of the martensite phase is 5% or more is defined as the metal coating, and the average value of the elemental amounts in this region is defined as the chemical composition of the metal coating.
（金属被膜の厚さ）
金属被膜は、母鋼板に張力を発生させることを主な目的としている。金属被膜の厚さの目途となるのは、従来のグラス被膜、または従来のグラス被膜及び絶縁被膜を合わせた程度の張力を発生させるための厚さとなる。必要な金属被膜の厚さは、金属被膜のマルテンサイト相の面積分率及び化学組成などにも依存するため一概には決定できない。
(Thickness of metal film)
The main purpose of the metal coating is to generate tension in the mother steel sheet. The thickness of the metal coating is a target for generating a tension of a conventional glass coating or a combination of the conventional glass coating and the insulating coating. The required thickness of the metal film cannot be unconditionally determined because it depends on the area fraction of the martensite phase of the metal film, the chemical composition, and the like.
そのため、金属被膜の厚さの下限値は、限定し難い。
例えば、一例として、板厚０．３０〜０．３５ｍｍの母鋼板の表面に、Ｆｅを主体としＮｉ濃度が５〜１０％程度である１．０〜１．５μｍ程度の厚さの鉄合金領域を形成し、８５０〜９００℃まで加熱後、２０〜３０℃／ｓ程度で８００〜１５０℃まで冷却すれば、この領域がマルテンサイト相に変態し、マルテンサイト相を含む金属被膜となる。そして、この厚さの金属被膜により、一般的な方向性電磁鋼板と同程度の５〜１０ＭＰａ程度の張力を発生させることが可能である。
これよりも多量、または変態による熱膨張の大きなマルテンサイト相が形成される場合は、同じ張力を発生させるのに必要な金属被膜の厚さは薄くなる。このような制御により、単に張力を高めるばかりでなく、占積率を向上させる設計とすることも可能である。
これらを考慮すると、金属被膜の厚さの下限値は、０．５μｍ以上が一例として挙げられる。
Therefore, it is difficult to limit the lower limit of the thickness of the metal coating.
For example, as an example, an iron alloy region having a thickness of about 1.0 to 1.5 μm, which is mainly Fe and has a Ni concentration of about 5 to 10%, is formed on the surface of a base steel plate having a plate thickness of 0.30 to 0.35 mm. Is formed, heated to 850 to 900 ° C., and then cooled to 800 to 150 ° C. at about 20 to 30 ° C./s, this region is transformed into a martensite phase to form a metal film containing a martensite phase. Then, the metal coating having this thickness can generate a tension of about 5 to 10 MPa, which is about the same as that of a general grain-oriented electrical steel sheet.
If a larger amount or a martensite phase with large thermal expansion due to transformation is formed, the thickness of the metal coating required to generate the same tension becomes thin. By such control, it is possible to design not only to increase the tension but also to improve the space factor.
Considering these, the lower limit of the thickness of the metal film is 0.5 μm or more as an example.
一方、金属被膜の厚さの上限値は、後述のように絶縁被膜を薄くした場合を想定しても、占積率を考慮して、母鋼板の板厚の１／２０未満とすることが好ましく、１／４０未満がより好ましく、１／１００未満がさらに好ましい。 On the other hand, the upper limit of the thickness of the metal coating may be less than 1/20 of the thickness of the base steel plate in consideration of the space factor even if the insulating coating is thinned as described later. It is preferably less than 1/40, more preferably less than 1/100.
＜母鋼板＞
母鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：２．５０〜７．００％、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物元素を含む化学組成を有し、フェライト相からなる金属組織を有する母鋼板である。
なお、母鋼板は、金属被膜及び絶縁性被膜を表面に形成する対象である方向性電磁鋼板である。
<Mother steel plate>
The base steel sheet has a chemical composition containing C: 0.0050% or less, Si: 2.50 to 7.00%, and the balance: Fe and impurity elements in mass%, and has a metal structure composed of a ferrite phase. It is a mother steel plate to have.
The grain steel sheet is a grain-oriented electrical steel sheet on which a metal film and an insulating film are formed on the surface.
この母鋼板の化学組成は、結晶方位を｛１１０｝＜００１＞方位に集積させたＧｏｓｓ集合組織に制御するために適した化学組成である。 The chemical composition of this mother steel sheet is a chemical composition suitable for controlling the crystal orientation to the Goss texture integrated in the {110} <001> orientation.
具体的には、母鋼板の化学組成は、質量％で、Ｃ：０超え〜０．００５０％、Ｓｉ：２．５０〜７．００％、酸可溶性Ａｌ：０％〜０．０６５％、Ｎ：０％〜０．０１２％、Ｍｎ：０％〜１％、Ｃｒ：０％〜０．３％、Ｃｕ：０％〜０．４％、Ｐ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．３％、Ｓｂ：０％〜０．３％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｓ：０％〜０．０１５％、Ｓｅ：０％〜０．０１５％、並びに、残部：Ｆｅ及び不純物を含む化学組成であることがよい。
また、母鋼板の化学組成は、これら、Ｃ、Ｓｉ、酸可溶性Ａｌ、Ｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｓ、およびＳｅを上記含有量で含有し、残部がＦｅ及び不純物元素からなる化学組成であってもよい。
Specifically, the chemical composition of the mother steel plate is C: over 0 to 0.0050%, Si: 2.50 to 7.00%, acid-soluble Al: 0% to 0.065%, N in mass%. : 0% to 0.012%, Mn: 0% to 1%, Cr: 0% to 0.3%, Cu: 0% to 0.4%, P: 0% to 0.5%, Sn: 0 % To 0.3%, Sb: 0% to 0.3%, Ni: 0% to 1%, S: 0% to 0.015%, Se: 0% to 0.015%, and the balance: Fe. And the chemical composition including impurities is preferable.
The chemical composition of the mother steel sheet contains these C, Si, acid-soluble Al, N, Mn, Cr, Cu, P, Sn, Sb, Ni, S, and Se in the above contents, and the balance is Fe. And may have a chemical composition composed of an impurity element.
ここで、母鋼板の化学組成において、上記元素のうち、Ｓｉ及びＣが基本元素であり、残部がＦｅ及び不純物からなる。また、酸可溶性Ａｌ、Ｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｓ、およびＳｅが選択元素としてＦｅを置き換えて含有されてもよい。上記の選択元素は、その目的に応じて含有させればよいので下限値を制限する必要がなく、下限値が０％でもよい。また、これらの選択元素が不純物として含有されても、本実施形態の効果は損なわれない。
なお、不純物元素とは、母鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から不可避的に混入する元素を意味する。
Here, in the chemical composition of the mother steel sheet, among the above elements, Si and C are the basic elements, and the balance is Fe and impurities. Further, acid-soluble Al, N, Mn, Cr, Cu, P, Sn, Sb, Ni, S, and Se may be contained as selective elements in place of Fe. Since the above-mentioned selective element may be contained according to its purpose, it is not necessary to limit the lower limit value, and the lower limit value may be 0%. Further, even if these selective elements are contained as impurities, the effect of the present embodiment is not impaired.
The impurity element means an element that is inevitably mixed with ore as a raw material, scrap, or the manufacturing environment when the base steel sheet is industrially manufactured.
また、母鋼板の製造では、二次再結晶時に純化焼鈍を経ることが一般的である。純化焼鈍においてはインヒビター形成元素の系外への排出が起きる。特に、Ｎ、及びＳの濃度の低下が顕著で、５０ｐｐｍ以下になる。通常の純化焼鈍条件であれば、Ｎ、及びＳの濃度は、各々、９ｐｐｍ以下、さらには６ｐｐｍ以下、純化焼鈍を十分に行えば、一般的な分析では検出できない程度（１ｐｐｍ以下）にまで達する。 Further, in the production of a mother steel sheet, it is common to undergo purification annealing at the time of secondary recrystallization. In the purification annealing, the inhibitor-forming element is discharged to the outside of the system. In particular, the decrease in the concentration of N and S is remarkable, and the concentration becomes 50 ppm or less. Under normal purified annealing conditions, the concentrations of N and S are 9 ppm or less, respectively, 6 ppm or less, and with sufficient purification annealing, they reach a level that cannot be detected by general analysis (1 ppm or less). ..
母鋼板の化学組成は、鋼の一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、母鋼板の化学成分は、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。具体的には、被膜除去後の鋼板の中央の位置から３５ｍｍ角の試験片を、島津製作所製ＩＣＰＳ−８１００等（測定装置）により、予め作成した検量線に基づいた条件で測定することにより特定できる。なお、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定すればよい。 The chemical composition of the base steel sheet may be measured by a general method for analyzing steel. For example, the chemical composition of the mother steel sheet may be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrum). Specifically, it is specified by measuring a 35 mm square test piece from the center position of the steel sheet after removing the coating with Shimadzu ICPS-8100 or the like (measuring device) under conditions based on a calibration curve prepared in advance. it can. In addition, C and S may be measured by using the combustion-infrared absorption method, and N may be measured by using the inert gas melting-thermal conductivity method.
なお、測定試料となる母鋼板は、電磁鋼板の表面から金属被膜および絶縁被膜を研削等により除去した後に測定するものとする。 The mother steel sheet to be the measurement sample shall be measured after removing the metal film and the insulating film from the surface of the electromagnetic steel sheet by grinding or the like.
母鋼板の金属組織は、フェライト相からなる。フェライト相からなる金属組織とは、フェライト相の面積分率が９５％以上（好ましくは９９％、より好ましくは１００％）の金属組織を意味する。
ここで、フェライト相の面積分率は、金属被膜のマルテンサイト相の測定方法に準じて測定する。具体的には、フェライト相の面積分率は、上記測定条件で、任意の１０箇所の測定対象に対して、ＥＢＳＤを用いて測定したＧＡＭが０°以上１０°未満の結晶粒の面積率の平均値を、フェライト相の面積率とする。
The metal structure of the base steel sheet is composed of a ferrite phase. The metal structure composed of the ferrite phase means a metal structure in which the area fraction of the ferrite phase is 95% or more (preferably 99%, more preferably 100%).
Here, the surface integral of the ferrite phase is measured according to the method for measuring the martensite phase of the metal coating. Specifically, the area fraction of the ferrite phase is the area ratio of crystal grains whose GAM measured using EBSD is 0 ° or more and less than 10 ° with respect to any 10 measurement targets under the above measurement conditions. The average value is taken as the area ratio of the ferrite phase.
＜絶縁被膜＞
絶縁被膜は、電磁鋼板を積層して使用する際ときの電磁鋼板間の絶縁を担保するために表面に形成される被膜である。一般的には、絶縁被膜は、母鋼板への張力付与の効果を考慮する必要があり、りん酸又はりん酸塩、無水クロム酸又はクロム酸塩、及びコロイド状シリカを含む塗布溶液を塗布して焼き付けた「りん酸化合物を主体とするガラス質の絶縁被膜」が例示される。
<Insulating film>
The insulating film is a film formed on the surface to ensure the insulation between the electromagnetic steel sheets when the electromagnetic steel sheets are laminated and used. In general, the insulating coating needs to consider the effect of applying tension to the mother steel plate, and a coating solution containing phosphoric acid or phosphate, chromic anhydride or chromate, and colloidal silica is applied. An example is a “glassy insulating film mainly composed of a chromic acid compound” that has been baked.
ただし、母鋼板への張力発生は金属被膜で担保することが可能であり、絶縁被膜は張力付与効果を考慮したものである必要はない。このため、絶縁被膜は、従来は適用できなかった高い絶縁性を持つ絶縁物質の膜を適用することも可能である。また、絶縁被膜の厚さを薄くすることが可能となる。
また、絶縁被膜は、電磁鋼板の利用において求められてはいるが、張力付与効果を考慮するために適用できなかった「耐水性、すべり性等に特に優れた特性を有する物質の膜」も適用可能となる。絶縁被膜として「耐水性、すべり性等に特に優れた特性を有する物質の膜」を適用すると、電磁鋼板において、これら特性を格段に高めることも可能となる。さらに、絶縁被膜の使用物質の制約が少なくなることで、電磁鋼板の生産性の向上や品質の均一性なども期待できる。
However, the generation of tension on the mother steel sheet can be secured by a metal film, and the insulating film does not need to take into consideration the effect of applying tension. Therefore, as the insulating film, it is possible to apply a film of an insulating substance having high insulating properties, which has not been applicable in the past. In addition, the thickness of the insulating coating can be reduced.
In addition, although the insulating film is required for the use of electrical steel sheets, "a film of a substance having particularly excellent properties such as water resistance and slipperiness", which could not be applied in consideration of the tension applying effect, is also applied. It will be possible. By applying "a film of a substance having particularly excellent properties such as water resistance and slipperiness" as an insulating film, it is possible to remarkably enhance these properties in an electromagnetic steel sheet. Furthermore, by reducing the restrictions on the substances used in the insulating coating, it is expected that the productivity of the electrical steel sheet will be improved and the quality will be uniform.
絶縁被膜には、方向性電磁鋼板において公知技術として知られている、上記「りん酸化合物を主体とするガラス質の絶縁被膜」を適用しても何ら問題はない。この場合、塗布溶液には、各種の特性を改善するため、様々な元素（化合物）を、公知の範囲で添加しても、本実施形態の効果が失われるものではない。また、近年、クロムを含有しない絶縁被膜の開発も進められており、このような被膜でもよい。 There is no problem even if the above-mentioned "glassy insulating film mainly composed of a phosphoric acid compound", which is known as a known technique for grain-oriented electrical steel sheets, is applied to the insulating film. In this case, even if various elements (compounds) are added to the coating solution in a known range in order to improve various properties, the effect of the present embodiment is not lost. Further, in recent years, the development of an insulating coating containing no chromium has been promoted, and such a coating may be used.
これらのことを考慮すると、絶縁被膜としては、Ｓｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、及びＦから選択される少なくとも１種を含む被膜であることが好ましい。
これらの絶縁被膜は、絶縁性が高く、耐水性、すべり性等に特に優れた特性を電磁鋼板に付与可能となる。
この酸化物被膜の例としては、上記「りん酸化合物を主体とするガラス質の絶縁被膜」に加え、コロイダルシリカ、燐酸アルミニウム、燐酸マグネシウム，ポリテトラフルオロエチレンを含む絶縁被膜などがある。
Considering these facts, the insulating coating is preferably a coating containing at least one selected from Si, P, Al, Mg, and F.
These insulating coatings have high insulating properties, and can impart particularly excellent properties such as water resistance and slipperiness to electrical steel sheets.
Examples of this oxide film include an insulating film containing colloidal silica, aluminum phosphate, magnesium phosphate, and polytetrafluoroethylene, in addition to the above-mentioned “glassy insulating film mainly composed of a phosphoric acid compound”.
絶縁被膜は、母鋼板への張力付与に寄与しない被膜であってもよいし、母鋼板への張力付与に寄与する被膜（つまり母鋼板に張力を付与する被膜：以下、絶縁張力被膜とも称する）であってもよい。
例えば、コロイド状シリカを含まず、りん酸又はりん酸塩、及び無水クロム酸又はクロム酸塩を含む塗布溶液を焼き付けた絶縁被膜は、母鋼板への張力付与に寄与しない被膜となる。
一方、例えば、りん酸又はりん酸塩、無水クロム酸又はクロム酸塩、及びコロイド状シリカを含む塗布溶液を焼き付けた絶縁被膜は、母鋼板への張力付与に寄与する被膜となる。
The insulating film may be a film that does not contribute to applying tension to the mother steel sheet, or a film that contributes to applying tension to the mother steel sheet (that is, a film that applies tension to the mother steel sheet: hereinafter, also referred to as an insulating tension film). It may be.
For example, an insulating coating obtained by baking a coating solution containing phosphoric acid or phosphate and chromic anhydride or chromate without colloidal silica is a coating that does not contribute to the application of tension to the base steel sheet.
On the other hand, for example, an insulating coating obtained by baking a coating solution containing phosphoric acid or phosphate, chromic anhydride or chromate, and colloidal silica is a coating that contributes to applying tension to the base steel sheet.
絶縁被膜は、１層のみ設けてもよいし、２層以上設けてもよい。 Only one layer may be provided as the insulating film, or two or more layers may be provided.
絶縁被膜の厚さは、特に限定するものではないが、絶縁性を考慮すると、０．１μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。
絶縁被膜が厚いと、占積率の悪化を招くばかりでなく、絶縁被膜の形成段階で、絶縁被膜にクラックが発生する恐れがある。そのため、絶縁被膜の厚さは、１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。
なお、２層以上の絶縁被膜を設ける場合、２層以上の絶縁被膜の合計厚さが上記範囲とすることがよい。
The thickness of the insulating coating is not particularly limited, but in consideration of the insulating property, it is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more.
If the insulating film is thick, not only the space factor is deteriorated, but also cracks may occur in the insulating film at the stage of forming the insulating film. Therefore, the thickness of the insulating coating is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less.
When two or more layers of insulating coatings are provided, the total thickness of the two or more layers of insulating coatings may be in the above range.
絶縁被膜の厚さは、絶縁被膜の断面（電磁鋼板の板厚方向に沿った断面）を走査電子顕微鏡または透過電子顕微鏡で観察（倍率１００００倍）して、任意の１０箇所を計測した平均値とする。 The thickness of the insulating film is an average value measured at any 10 points by observing the cross section of the insulating film (cross section along the thickness direction of the electromagnetic steel plate) with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope (magnification 10000 times). And.
［方向性電磁鋼板の製造方法］
次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
母鋼板の製造方法は、従来の公知の方向性電磁鋼板の製造方法を適用することができる。例えば、母鋼板の製造方法は、高温スラブ加熱によってＭｎＳ、ＡｌＮインヒビターを形成する製造方法、スラブ加熱を低温で行い、窒化処理によってＡｌＮインヒビターを形成させる製造方法など、特に制限を加えることなく適用することができる。
[Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet]
Next, a method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment will be described.
As a method for manufacturing a grain steel sheet, a conventionally known method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet can be applied. For example, the method for producing the mother steel sheet is applied without any particular limitation, such as a production method for forming MnS and AlN inhibitors by high temperature slab heating, and a production method for forming AlN inhibitors by nitriding treatment by performing slab heating at a low temperature. be able to.
以下、具体的に、本実地形態に係る電磁鋼板の一例について説明する。まず、一般的な条件として、母鋼板の製造方法を説明し、その後、金属被膜の形成方法、絶縁被膜の形成方法について説明する。
なお、以下に説明する本実地形態に係る電磁鋼板の製造方法はあくまでも一例であり、本実地形態に係る電磁鋼板の製造方法が、この方法にとらわれないことは言うまでもないことである。
Hereinafter, an example of an electromagnetic steel sheet according to the actual field form will be specifically described. First, as a general condition, a method for manufacturing a mother steel sheet will be described, and then a method for forming a metal film and a method for forming an insulating film will be described.
It should be noted that the method for manufacturing the electrical steel sheet according to the actual physical form described below is merely an example, and it goes without saying that the method for manufacturing the electrical steel sheet according to the actual physical form is not limited to this method.
＜母鋼板の製造方法＞
母鋼板は、例えば、鋳造工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、脱炭焼鈍工程、焼鈍分離剤塗布工程、及び仕上げ焼鈍工程を経て製造できる。
<Manufacturing method of mother steel sheet>
The base steel sheet can be manufactured through, for example, a casting step, a hot rolling step, an annealing step, a decarburization annealing step, an annealing separator coating step, and a finish annealing step.
（鋳造工程）
鋳造工程では、転炉、電気炉等により溶製し、さらに必要に応じて真空脱ガス処理して、溶鋼を得る。そして、得られた溶鋼を、連続鋳造または造塊後分塊圧延し、３０〜４００ｍｍ程度の厚さのスラブを製出する。
ここで、スラブの厚さが３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲である薄いスラブ（いわゆる薄スラブ）であれば、以降の熱間圧延工程において、仕上げ圧延前の粗圧延を省略できる。
(Casting process)
In the casting process, molten steel is obtained by melting in a converter, electric furnace, etc., and further vacuum degassing if necessary. Then, the obtained molten steel is continuously cast or ingot and then block-rolled to produce a slab having a thickness of about 30 to 400 mm.
Here, if the slab has a thickness in the range of 30 mm to 70 mm (so-called thin slab), rough rolling before finish rolling can be omitted in the subsequent hot rolling steps.
（熱間圧延工程）
熱間圧延工程では、所定の温度（例えば１１００〜１４００℃）に加熱されたスラブの熱間圧延を行い、熱間圧延鋼板を得る。具体的には、例えば、熱間圧延工程では、加熱されたスラブを粗圧延した後、仕上げ圧延して、所定厚さ、例えば、１．８〜３．５ｍｍの熱間圧延鋼板を得る、仕上げ圧延終了後、熱間圧延鋼板を所定の温度で巻き取る。
(Hot rolling process)
In the hot rolling step, the slab heated to a predetermined temperature (for example, 1100 to 1400 ° C.) is hot rolled to obtain a hot rolled steel sheet. Specifically, for example, in the hot rolling step, the heated slab is roughly rolled and then finish-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet having a predetermined thickness, for example, 1.8 to 3.5 mm. After the rolling is completed, the hot-rolled steel sheet is wound at a predetermined temperature.
（焼鈍工程）
焼鈍工程では、熱間圧延工程で得た熱間圧延鋼板を所定の温度条件（例えば７５０〜１２００℃で３０秒〜１０分間）で焼鈍して、焼鈍鋼板を得る。
(Annealing process)
In the annealing step, the hot-rolled steel sheet obtained in the hot-rolling step is annealed under predetermined temperature conditions (for example, at 750 to 1200 ° C. for 30 seconds to 10 minutes) to obtain an annealed steel sheet.
（冷間圧延工程）
冷間圧延工程では、焼鈍工程で得た焼鈍鋼板を、１回の冷間圧延、又は焼鈍（中間焼鈍）を介して複数回（２回以上）の冷間圧延（例えば総冷延率で８０〜９５％）し、例えば、０．１０〜０．５０ｍｍの厚さを有する冷間圧延鋼板を得る。
(Cold rolling process)
In the cold rolling step, the annealed steel sheet obtained in the annealing step is cold-rolled once or multiple times (two or more times) through annealing (intermediate annealing) (for example, the total cold rolling ratio is 80). ~ 95%) to obtain, for example, a cold rolled steel sheet having a thickness of 0.10 to 0.50 mm.
（脱炭焼鈍工程）
脱炭焼鈍工程では、冷間圧延工程で得た冷間圧延鋼板を脱炭焼鈍（例えば７００〜９００℃で１〜３分間）し、一次再結晶が生じた脱炭焼鈍鋼板を得る。冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を行うことで、冷間圧延鋼板中に含まれるＣが除去される。脱炭焼鈍は、冷間圧延鋼板中に含まれる「Ｃ」を除去するために、湿潤雰囲気中で行うことが好ましい。
(Decarburization annealing process)
In the decarburization annealing step, the cold-rolled steel sheet obtained in the cold rolling step is decarburized and annealed (for example, at 700 to 900 ° C. for 1 to 3 minutes) to obtain a decarburized annealed steel sheet in which primary recrystallization has occurred. By decarburizing and annealing the cold-rolled steel sheet, C contained in the cold-rolled steel sheet is removed. The decarburization annealing is preferably performed in a moist atmosphere in order to remove "C" contained in the cold-rolled steel sheet.
（窒化処理）
ここで、二次再結晶におけるインヒビターの強度を調整するため、必要に応じて、窒化処理を実施してもよい。窒化処理は、脱炭焼鈍工程の開始から、仕上げ焼鈍工程における二次再結晶開始までの間に、鋼板の窒素量を増加させればよい。窒化処理としては、例えば、アンモニア等の窒化能のあるガスを含有する雰囲気中で焼鈍する処理、ＭｎＮ等の窒化能のある粉末を含む焼鈍分離剤を塗布した脱炭焼鈍鋼板を仕上げ焼鈍する処理等が挙げられる。
(Nitriding treatment)
Here, in order to adjust the strength of the inhibitor in the secondary recrystallization, nitriding treatment may be carried out if necessary. In the nitriding treatment, the amount of nitrogen in the steel sheet may be increased between the start of the decarburization annealing step and the start of the secondary recrystallization in the finish annealing step. The nitriding treatment includes, for example, a treatment of annealing in an atmosphere containing a nitriding gas such as ammonia, and a treatment of finishing and annealing a decarburized annealed steel sheet coated with an annealing separator containing a nitriding powder such as MnN. And so on.
（焼鈍分離剤塗布工程）
焼鈍分離剤塗布工程では、脱炭焼鈍鋼板に焼鈍分離剤を塗布する。
焼鈍分離剤としては、例えば、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を用いる。焼鈍分離剤を塗布後の脱炭焼鈍鋼板は、コイル状に巻取った状態で、次の仕上げ焼鈍工程で仕上げ焼鈍される。
(Annealing separator application process)
In the annealing separator application step, the annealing separator is applied to the decarburized annealed steel sheet.
As the annealing separator, for example, an annealing separator containing MgO as a main component is used. The decarburized annealed steel sheet after applying the annealing separating agent is subjected to finish annealing in the next finish annealing step in a coiled state.
（仕上げ焼鈍工程）
仕上げ焼鈍工程は、焼鈍分離剤が塗布された脱炭焼鈍鋼板に仕上げ焼鈍を施し、二次再結晶を生じさせる工程である。一次再結晶領域と二次再結晶領域の境界部位の鋼板に温度勾配を与えた状態で二次再結晶を進行させることによって、｛１００｝＜００１＞方位粒を優先成長させ、鋼板の磁束密度を飛躍的に向上させる。
(Finish annealing process)
The finish annealing step is a step of subjecting a decarburized annealed steel sheet coated with an annealing separator to finish annealing to cause secondary recrystallization. By advancing the secondary recrystallization in a state where the temperature gradient is applied to the steel sheet at the boundary between the primary recrystallization region and the secondary recrystallization region, the {100} <001> orientation grains are preferentially grown and the magnetic flux density of the steel sheet is increased. To dramatically improve.
以上の工程を経て、母鋼板を製造できる。
なお、母鋼板には、必要に応じ、レーザー、プラズマ、機械的方法、エッチングなどの公知の手法で、母鋼板に対して、局所的な微小歪領域または溝を形成する磁区細分化処理等の公知の後処理を施してもよい。なお、このような磁区細分化処理は本実施形態の効果を損ねるものではない。
Through the above steps, the mother steel sheet can be manufactured.
If necessary, the mother steel sheet may be subjected to a magnetic domain subdivision process for forming a local microdistortion region or groove on the mother steel sheet by a known method such as laser, plasma, mechanical method, or etching. Known post-treatment may be applied. It should be noted that such magnetic domain subdivision processing does not impair the effect of the present embodiment.
＜金属被膜の形成方法＞
金属被膜を形成するための工程は、母鋼板の製造工程の適当な時期、又は母鋼板の製造後に実施する。
<Method of forming a metal film>
The step for forming the metal film is carried out at an appropriate time in the manufacturing process of the mother steel sheet or after the production of the mother steel sheet.
マルテンサイト相を含む金属被膜の形成において、マルテンサイト相の生成は、主として、化学組成と熱処理の二つの要因を考慮して制御される。 In the formation of the metal film containing the martensite phase, the formation of the martensite phase is controlled mainly by considering two factors, chemical composition and heat treatment.
（化学組成が異なる領域（金属被膜となる領域）の形成）
表層と中心層で化学組成及び金属組織が異なる鋼板、いわゆる複層鋼板に関する技術が多数知られている。これら技術を適用して、フェライト相からなる母鋼板の表面に、マルテンサイト相を含む金属被膜を形成することができる。
(Formation of regions with different chemical compositions (regions that form a metal film))
Many techniques related to steel sheets having different chemical compositions and metal structures between the surface layer and the central layer, so-called multi-layer steel sheets, are known. By applying these techniques, a metal film containing a martensite phase can be formed on the surface of a mother steel sheet made of a ferrite phase.
複層鋼板に関する技術としては、爆着、鋳ぐるみ、圧着などの方法が知られている。これらの方法を適用する際には、最終的にマルテンサイト相を含む金属被膜となる領域の厚さが母鋼板の全厚さに比べると非常に薄いため、製造過程での元素拡散により、金属被膜の化学組成に変化が生じることがある。しかし、この化学組成の変化の考慮は、鋼板のミクロな組織制御を日常的に実施している当業者にとっては困難なことではない。 As a technique related to a multi-layer steel sheet, methods such as explosion welding, casting, and crimping are known. When applying these methods, the thickness of the region that will eventually become the metal film containing the martensite phase is very thin compared to the total thickness of the mother steel sheet, so due to element diffusion during the manufacturing process, the metal Changes may occur in the chemical composition of the coating. However, consideration of this change in chemical composition is not difficult for those skilled in the art who routinely perform microstructure control of steel sheets.
ただし、上記方法は、複層化後に、熱間圧延、焼鈍、仕上げ焼鈍等の高温長時間の熱処理を複数回実施することになるため、金属被膜の化学組成の変化が大きくなりやすい。また、熱延、冷延などで加工されるため、特に、金属被膜が薄い場合には均質かつ均一な厚さの金属被膜を最終製品まで維持することが困難となる場合も考えられる。 However, in the above method, since high-temperature long-term heat treatment such as hot rolling, annealing, and finish annealing is performed a plurality of times after the multi-layering, the change in the chemical composition of the metal film tends to be large. In addition, since it is processed by hot rolling or cold rolling, it may be difficult to maintain a uniform and uniform thickness of the metal film until the final product, especially when the metal film is thin.
上記の点を考えると、仕上げ焼鈍後に、母鋼板の表層の化学組成を変化させる方法が有利である。この方法としては、例えば、仕上げ焼鈍後の母鋼板の表面に、めっき、蒸着等によりＮｉ、Ｍｎ等の金属又はこの金属を含有する適切な化学組成の合金を付着させる方法、浸炭処理、窒化処理等の処理で母鋼板の表層のみの化学組成を変化させる方法等が考えられる。 Considering the above points, a method of changing the chemical composition of the surface layer of the mother steel sheet after finish annealing is advantageous. As this method, for example, a method of adhering a metal such as Ni, Mn or an alloy having an appropriate chemical composition containing this metal to the surface of the mother steel sheet after finish annealing by plating, vapor deposition, etc., carburizing treatment, nitriding treatment, etc. A method of changing the chemical composition of only the surface layer of the mother steel sheet by such a treatment can be considered.
めっき及び蒸着の条件、付着させる元素の量、合金の化学組成、浸炭及び窒化の条件、それにより増加するＣおよびＮの量などは、設計する金属被膜のマルテンサイト相の面積分率、被膜の厚さ、その後に実施する熱処理条件などにより広範に変化する。そのため、これらの条件は、特に限定はしない。 The conditions of plating and vapor deposition, the amount of elements to be attached, the chemical composition of the alloy, the conditions of carburizing and nitriding, and the amount of C and N increased thereby are the area fraction of the martensite phase of the metal coating to be designed, the area fraction of the coating. It varies widely depending on the thickness and the heat treatment conditions to be performed thereafter. Therefore, these conditions are not particularly limited.
後述するよう、金属におけるマルテンサイト相の形成に関しては、組成、熱履歴などについて膨大な量のデータが公知で蓄積されており、これらを活用して、目的とする金属被膜を適宜形成することが可能である。 As will be described later, regarding the formation of the martensite phase in a metal, a huge amount of data on the composition, thermal history, etc. are known and accumulated, and it is possible to appropriately form a target metal film by utilizing these data. It is possible.
また、母鋼板の表面に付着させる合金の化学組成は、最終的にマルテンサイト相を含む金属被膜の化学組成とする必要はない。例えば、純金属を付着させ、その後の熱処理で母鋼板との拡散により、目的とするマルテンサイト相を含む金属被膜の化学組成に調整することも可能である。この制御は、単純に金属中での元素拡散挙動を考慮するだけのことであり、鋼板のミクロな組織制御を日常的に実施している当業者にとっては困難なことではない。 Further, the chemical composition of the alloy to be adhered to the surface of the mother steel sheet does not have to be the chemical composition of the metal film containing the martensite phase in the end. For example, it is also possible to adjust the chemical composition of the metal film containing the target martensite phase by adhering a pure metal and then diffusing it with the mother steel sheet by heat treatment. This control simply considers the elemental diffusion behavior in the metal, and is not difficult for those skilled in the art who routinely perform microstructure control of the steel sheet.
（マルテンサイト相を含む金属被膜の形成）
基本的にマルテンサイト相は、熱処理の温度降下過程で、高温で安定であったオーステナイト相が低温で安定となるフェライト相に変態する過程で生成する。この挙動は化学組成にも影響するため、熱処理条件を一概に決定することはできず、この条件はあえて限定しない。ただし、この制御には、上で説明した化学組成とともに、熱処理の冷却速度と冷却終点温度が影響することが十分に知られ、多数のデータが存在しており、これを適宜利用すればよい。化学組成を含めて、適切な熱履歴を決定することは、鋼板のミクロな組織制御を日常的に実施している当業者にとっては困難なことではない。
(Formation of metal film containing martensite phase)
Basically, the martensite phase is formed in the process of heat treatment, in which the austenite phase, which is stable at high temperature, is transformed into the ferrite phase, which is stable at low temperature. Since this behavior also affects the chemical composition, the heat treatment conditions cannot be unconditionally determined, and these conditions are not intentionally limited. However, it is well known that the cooling rate of the heat treatment and the cooling end point temperature affect this control in addition to the chemical composition described above, and a large amount of data exists, which may be appropriately used. Determining an appropriate thermal history, including the chemical composition, is not difficult for those skilled in the art who routinely practice microstructure control of steel sheets.
金属被膜のマルテンサイト相は、最終製品で金属被膜に形成されていることが必要である。そのため、重要となるのは、母鋼板の製造過程において、金属被膜となる領域にオーステナイト相を形成可能な最終的な熱処理からの冷却ということになる。
この点を考慮すると、上記化学組成が異なる領域の形成方法も含めて、仕上げ焼鈍後に母鋼板の表層に化学組成を変化させた領域を形成した後、絶縁被膜の焼き付け工程を利用して、この領域をオーステナイト相に変態させ、冷却過程でマルテンサイト相を形成する方法は、母鋼板の表面に明確に区分された金属被膜を形成する点で、最も好ましい方法である。また、特別な工程を追加することについてのコストを考慮しても最適な方法と言える。
The martensite phase of the metal coating needs to be formed on the metal coating in the final product. Therefore, what is important is cooling from the final heat treatment in which the austenite phase can be formed in the region to be the metal film in the manufacturing process of the mother steel sheet.
Considering this point, after forming a region having a changed chemical composition on the surface layer of the mother steel sheet after finish annealing, including the method for forming a region having a different chemical composition, the baking step of the insulating film is used. The method of transforming the region into an austenite phase and forming a martensite phase in the cooling process is the most preferable method in that a clearly separated metal film is formed on the surface of the mother steel sheet. It can also be said to be the optimum method considering the cost of adding a special process.
一方で、絶縁被膜として低温で形成される特殊なものを使用するのであれば、例えば、絶縁皮膜の形成前に適切な追加熱処理を行い、化学組成を変化させた領域のみにマルテンサイト相を形成させることも可能である。追加熱処理は必要となるが、絶縁被膜の形成条件を考慮せずマルテンサイト相の形成に特化した熱処理が可能となり、好ましいマルテンサイト相の制御が可能となる。 On the other hand, if a special insulating film formed at a low temperature is used, for example, an appropriate additional heat treatment is performed before the insulating film is formed to form the martensite phase only in the region where the chemical composition is changed. It is also possible to make it. Although additional heat treatment is required, heat treatment specialized for the formation of the martensite phase can be performed without considering the conditions for forming the insulating film, and preferable control of the martensite phase becomes possible.
ここで、マルテンサイト相を形成する熱履歴の一例として、Ｆｅを主体とするＮｉ濃度１５〜２０％程度の鉄合金領域を、８００〜８５０℃まで加熱後、５０〜１００℃／ｓ程度の冷却速度で８００〜１００℃まで冷却する熱処理を行えば、一般的な母鋼板（方向性電磁鋼板）で有意義な張力を発生させるに十分な量のマルテンサイト相を生成させることが可能である。 Here, as an example of the thermal history of forming the martensite phase, an iron alloy region containing Fe as a main component and having a Ni concentration of about 15 to 20% is heated to 800 to 850 ° C. and then cooled to about 50 to 100 ° C./s. By performing a heat treatment of cooling to 800 to 100 ° C. at a rate, it is possible to generate a sufficient amount of martensite phase in a general grain steel (oriented electrical steel sheet) to generate a meaningful tension.
＜絶縁被膜の形成方法＞
絶縁被膜は、適用する素材に応じて、周知の方法を利用して形成できる。例えば、りん酸化合物を主体とするガラス質の絶縁被膜を形成する場合、母鋼板の表面（金属被膜となる領域の表面）又は母鋼板の表面に形成した金属被膜の表面に、りん酸又はりん酸塩、無水クロム酸又はクロム酸塩、及びコロイド状シリカを含む塗布溶液を塗布して焼き付けることで（例えば、３５０℃〜１１５０℃で５〜３００秒間、焼き付けることで）、りん酸化合物を主体とするガラス質の絶縁被膜を形成できる。
<Method of forming an insulating film>
The insulating coating can be formed by using a well-known method depending on the material to be applied. For example, when a vitreous insulating film mainly composed of a phosphoric acid compound is formed, phosphoric acid or phosphorus is formed on the surface of the mother steel sheet (the surface of the region to be the metal film) or the surface of the metal film formed on the surface of the mother steel sheet. Mainly phosphoric acid compounds by applying and baking a coating solution containing an acid salt, chromic anhydride or chromate, and colloidal silica (for example, by baking at 350 ° C to 1150 ° C for 5 to 300 seconds). A vitreous insulating film can be formed.
以上説明した本実施形態に係る方向性電磁鋼板によれば、高い張力を有する磁気特性が良好な方向性電磁鋼板を効果的に製造することができる。 According to the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment described above, it is possible to effectively produce a grain-oriented electrical steel sheet having high tension and good magnetic characteristics.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an example, and any object having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, each of these examples does not limit the present invention.
次の通り、各試験Ｎｏの電磁鋼板を作製する。 As follows, the electromagnetic steel sheet of each test No. is manufactured.
（母鋼板の作製）
表１に示す成分組成の鋼種の鋼片を１１５０℃で６０分均熱して熱間圧延に供し、２．６ｍｍ厚の熱延鋼板とする。次いで、この熱延鋼板に、１１２０℃で２００秒保持した後、直ちに、９００℃に１２０秒保持して急冷する焼鈍を施し、酸洗後、冷間圧延に供し、最終板厚０．２７ｍｍの冷延鋼板とする。
(Making a mother steel plate)
Steel pieces of the steel grades shown in Table 1 are soaked at 1150 ° C. for 60 minutes and subjected to hot rolling to obtain a 2.6 mm thick hot-rolled steel sheet. Next, the hot-rolled steel sheet was held at 1120 ° C. for 200 seconds, immediately subjected to annealing at 900 ° C. for 120 seconds to be rapidly cooled, pickled, and then subjected to cold rolling to a final thickness of 0.27 mm. It shall be a cold-rolled steel sheet.
この冷延鋼板（以下「鋼板」）に、水素：窒素が７５％：２５％の雰囲気で、８５０℃、１８０秒保持する脱炭焼鈍を施す。脱炭焼鈍後の鋼板に、水素−窒素−アンモニアの混合雰囲気で、７５０℃、３０秒保持する窒化焼鈍を施して、鋼板の窒素量を２３０ｐｐｍに調整する。 This cold-rolled steel sheet (hereinafter referred to as “steel sheet”) is subjected to decarburization annealing in an atmosphere of 75%: 25% hydrogen: nitrogen at 850 ° C. for 180 seconds. The steel sheet after decarburization annealing is subjected to nitriding annealing in a mixed atmosphere of hydrogen-nitrogen-ammonia at 750 ° C. for 30 seconds to adjust the nitrogen content of the steel sheet to 230 ppm.
窒化焼鈍後の鋼板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、その後、水素−窒素の混合雰囲気で、１５℃／時間の昇温速度で１２００℃まで加熱して仕上げ焼鈍を施し、次いで、水素雰囲気で、１２００℃で２０時間保持する純化工程を経た後、自然冷却し、二次再結晶が完了した鋼板を作製する。 An annealing separator containing alumina as a main component is applied to the steel sheet after nitriding and annealing, and then finish annealing is performed by heating to 1200 ° C. at a heating rate of 15 ° C./hour in a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen. Next, after undergoing a purification step of holding at 1200 ° C. for 20 hours in a hydrogen atmosphere, the steel sheet is naturally cooled to prepare a steel sheet for which secondary recrystallization has been completed.
仕上げ焼鈍した鋼板について、表面の焼鈍分離剤を除去する。そして、表面の焼鈍分離剤を除去した鋼板を、母鋼板とする。 For finish-annealed steel sheets, remove the surface annealing separator. Then, the steel sheet from which the surface annealing separator has been removed is used as the mother steel sheet.
（金属被膜形成前処理）
次に、表２〜表４に従って、母鋼板の両面に、次の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかの処理を実施する。ただし、試験ＮｏＡ１〜Ａ２、Ａ８、Ｂ１〜Ｂ２、Ｃ１は、これら処理を実施しない。
(Metal film formation pretreatment)
Next, according to Tables 2 to 4, one of the following treatments (A) to (C) is carried out on both surfaces of the mother steel plate. However, test Nos A1 to A2, A8, B1 to B2, and C1 do not carry out these treatments.
（Ａ）表２に示す組成及びめっき量の条件で、めっき処理を施す。
（Ｂ）表３に示す組成及び板厚の接合板を接合する接合板接合処理を施す。
（Ｃ）表４に示す浸炭処理又は窒化処理を施す。ただし、炭化処理及び窒化処理は、形成される金属被膜の平均組成が表４に示す平均組成となる条件とする。
(A) The plating treatment is performed under the conditions of the composition and the plating amount shown in Table 2.
(B) A joint plate joining process is performed to join the joint plates having the composition and thickness shown in Table 3.
(C) Carburize or nitriding as shown in Table 4 is performed. However, the carbonization treatment and the nitriding treatment are performed under the condition that the average composition of the formed metal coating is the average composition shown in Table 4.
次に、Ａ２〜Ａ４、Ａ６、Ａ８〜Ａ１２、Ｂ３〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ７については上記処理を施した母鋼板の両面に、燐酸塩を主体としクロムを含有する絶縁被膜コーティング溶液を塗布し、水素：窒素が７５％：２５％の雰囲気で、表２〜表４に示す等温保持条件及び冷却条件で、保持温度まで加熱して保持する等温保持処理を実施した後、保持温度から冷却する冷却処理を実施し、表２〜表４に示す厚さのグラス被膜を絶縁被膜１として形成する。
ただし、試験ＮｏＡ１２では、８０℃まで冷却後、母鋼板に対して液体窒素により５分間のサブゼロ処理を施す。
また、試験Ｎｏ．Ｂ６では、等温保持をアンモニア混合雰囲気下で実施する。
Next, for A2 to A4, A6, A8 to A12, B3 to B6, and C1 to C7, an insulating coating solution mainly containing phosphate and containing chromium was applied to both sides of the mother steel plate subjected to the above treatment. Cooling from the holding temperature after performing the isothermal holding treatment to heat and hold to the holding temperature under the isothermal holding conditions and cooling conditions shown in Tables 2 to 4 in an atmosphere where hydrogen: nitrogen is 75%: 25%. The treatment is carried out to form a glass coating having the thickness shown in Tables 2 to 4 as the insulating coating 1.
However, in Test No. A12, after cooling to 80 ° C., the mother steel sheet is subjected to subzero treatment with liquid nitrogen for 5 minutes.
In addition, the test No. In B6, isothermal maintenance is carried out in an ammonia mixed atmosphere.
そして、この絶縁被膜の形成するときの「等温保持処理及び冷却処理」により、上記処理を施した母鋼板の両面と絶縁被膜との間に、表２〜表４に示す厚さの金属被膜が形成する。
具体的には、例えば、上記（Ａ）めっき処理を施した母鋼板では、等温保持処理により、両面に付着しているめっき中のＮｉが母鋼板の両面の表層に拡散して高Ｎｉ領域が形成する。次に、冷却処理において高Ｎｉ領域がマルテンサイト変態して、金属被膜が形成する。
Then, by the "isothermal retention treatment and cooling treatment" when the insulating film is formed, a metal film having the thickness shown in Tables 2 to 4 is formed between both sides of the mother steel sheet subjected to the above treatment and the insulating film. Form.
Specifically, for example, in the mother steel sheet subjected to the above-mentioned (A) plating treatment, the high Ni region is formed by diffusing the Ni in plating adhering to both sides to the surface layers of both sides of the mother steel sheet by the isothermal holding treatment. Form. Next, in the cooling treatment, the high Ni region undergoes martensitic transformation to form a metal film.
なお、試験ＮｏＡ１〜Ａ２、Ａ５、Ａ７、Ａ８、Ｂ１〜Ｂ２、Ｃ１については、上記金属被膜形成前処理後、さらに、母鋼板の表面に対し、コロイダルシリカ及びリン酸塩を含有する絶縁コーティング液が塗布される。その後、所定の温度条件（８４０〜９２０℃）の下で熱処理を実施して、表２〜表４に示す厚さのグラス被膜を絶縁被膜２（絶縁張力被膜）として形成する。
また、試験ＮｏＡ１については，母鋼板上に直接絶縁コーディング液を塗布し，上記所定の温度で熱処理を実施して絶縁張力被膜を形成する。
For test Nos. A1 to A2, A5, A7, A8, B1 to B2, and C1, an insulating coating liquid containing colloidal silica and phosphate was applied to the surface of the mother steel sheet after the above pretreatment for forming the metal film. Is applied. Then, the heat treatment is carried out under a predetermined temperature condition (840 to 920 ° C.) to form a glass coating having a thickness shown in Tables 2 to 4 as an insulating coating 2 (insulating tension coating).
For test No. A1, the insulating coating liquid is directly applied onto the mother steel sheet and heat-treated at the above-mentioned predetermined temperature to form an insulating tension film.
以上の工程を経て、各試験Ｎｏの電磁鋼板を作製する。 Through the above steps, electromagnetic steel sheets of each test No. are produced.
（各被膜の特性測定）
各試験Ｎｏの電磁鋼板の金属被膜及び絶縁被膜について、各被膜の厚さ、金属被膜の平均組成、金属被膜のマルテンサイト相の面積分率（表中「ＭＡ面積分率」と表記）を既述の方法に従って測定する。結果を表２〜表４に示す。
なお、実施例鋼である試験Ｎｏの電磁鋼板の金属被膜の金属組織について既述の方法で調べたところ、マルテンサイト相以外の残部相はフェライト相である。
また、母鋼板の金属組織について既述の方法で調べたところ、母鋼板の金属組織のフェライト相の面積分率は９５％以上である。
(Measurement of characteristics of each coating)
For the metal coating and insulating coating of the electromagnetic steel sheet of each test No., the thickness of each coating, the average composition of the metal coating, and the area fraction of the martensite phase of the metal coating (denoted as "MA area fraction" in the table) have already been determined. Measure according to the method described. The results are shown in Tables 2 to 4.
When the metallographic structure of the metal coating of the electromagnetic steel sheet of Test No., which is the steel of Example, was examined by the method described above, the remaining phase other than the martensite phase was a ferrite phase.
Further, when the metal structure of the mother steel sheet was examined by the method described above, the area fraction of the ferrite phase of the metal structure of the mother steel sheet was 95% or more.
（各種評価）
各試験の電磁鋼板について、次の評価を実施する。結果を表２〜表３に示す。
(Various evaluations)
The following evaluations are carried out for the electrical steel sheets of each test. The results are shown in Tables 2 and 3.
−張力−
被膜による母鋼板に付与する張力は、次の通り測定する。
電磁鋼板の片面のみの各被膜を研削および化学研磨により除去する。その後、電磁鋼板の反りから、
式：被膜張力＝１９０×板厚（ｍｍ）×板の反り（ｍｍ）÷｛板長さ（ｍｍ）｝２［ＭＰａ］
により、張力を求める。
− Tension −
The tension applied to the mother steel sheet by the coating is measured as follows.
Each coating on only one side of the electrical steel sheet is removed by grinding and chemical polishing. After that, from the warp of the electrical steel sheet,
Formula: Coating tension = 190 x plate thickness (mm) x plate warp (mm) ÷ {plate length (mm)} 2 [MPa]
To obtain the tension.
−磁気特性−
磁気特性は、Ｂ８（Ｔ）（磁化力８００Ａ／ｍにおける磁束密度）および鉄損Ｗ１７／５０（誘起磁束密度（最大磁束密度）１．７Ｔ、交流周波数５０Ｈｚの条件下での鉄損）を測定する。
-Magnetic characteristics-
The magnetic characteristics are B 8 (T) (magnetic flux density at a magnetization force of 800 A / m) and iron loss W 17/50 (iron loss under the conditions of induced magnetic flux density (maximum magnetic flux density) 1.7 T and AC frequency 50 Hz). To measure.
−密着性−
被膜の密着性は、次の通り評価する。
まず、電磁鋼板から８０ｍｍ×８０ｍｍの試験片を作製する。次に、試料片を直径２０ｍｍの丸棒に巻き付けた後、平らに巻き戻し、試料片から剥離していない絶縁被膜（又は絶縁張力被膜）の面積を測定し、該面積の比（鋼板の面積に対する面積比）を被膜残存面積率(％)として、評価する。
-Adhesion-
The adhesion of the coating film is evaluated as follows.
First, a test piece of 80 mm × 80 mm is prepared from an electromagnetic steel plate. Next, after winding the sample piece around a round bar having a diameter of 20 mm, the sample piece is unwound flat, the area of the insulating coating (or insulating tension coating) not peeled from the sample piece is measured, and the ratio of the areas (area of the steel plate) is measured. Area ratio to to) is evaluated as the film residual area ratio (%).
上記結果から、本実施例鋼である試験Ｎｏの電磁鋼板は、密着性に優れ、薄くても母鋼板に大きな張力を付与する被膜を有し、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板であることがわかる。 From the above results, the electrical steel sheet of Test No., which is the steel of this example, is a grain-oriented electrical steel sheet having excellent adhesion, having a coating film that gives a large tension to the mother steel sheet even if it is thin, and having excellent magnetic characteristics. I understand.
Claims (6)
前記母鋼板の表面に形成され、マルテンサイト相を含み、前記マルテンサイト相の面積分率が５％〜１００％であり、残部がフェライト相である金属組織を有する金属被膜と、
前記金属被膜の表面に形成された絶縁被膜と、
を有する方向性電磁鋼板。 With a base steel sheet having a chemical composition containing C: 0.0050% or less, Si: 2.50 to 7.00%, and the balance: Fe and impurity elements in mass%, and having a metal structure composed of a ferrite phase. ,
A metal coating formed on the surface of the mother steel sheet, containing a martensite phase, having a metal structure in which the area fraction of the martensite phase is 5% to 100% and the balance is a ferrite phase.
An insulating film formed on the surface of the metal film and
Directional electrical steel sheet with.
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